6. Energia
• Todos os comprimentos de onda do espectro
eletromagnético têm associados uma certa
quantidade de energia, dada por:
• Onde: h = cte. Plank, c = vel. Luz, l = comprimento de
onda
l
c
h
h
E
8. Escala
• A região do infravermelho se dá entre 4000 e
400cm-1.
• Energia varia de 4,8kJ.mol-1 a 48,0kJ.mol-1
• Há interação entre a radiação e as moléculas
9. Absorção de Radiação
• A radiação eletromagnética pode interagir
com a matéria, sendo assim absorvida.
• Exemplo:
Transição eletrônica
(radiação visível)
10. Efeito da Absorção no IV
• A radiação infravermelha quando absorvida,
fornece energia suficiente apenas para alterar
as vibrações entre os átomos em uma
molécula.
11. Tipos de Vibração
• Existem um grande número de vibrações possíveis. As mais
comuns são:
– Estiramentos axiais:
• Estiramento simétrico
• Estiramento assimétrico
– Deformação angular:
• Angular simétrica no plano (tesoura)
• Angular assimétrica no plano (balanço)
• Angular simétrica fora do plano (torção)
• Angular assimétrica fora do plano (abano)
18. Resultado da Absorção
• Quando uma molécula absorve a radiação
Infravermelha, passa para um estado de
energia excitado.
• A absorção se dá quando a energia da
radiação IV tem a mesma freqüência que a
vibração da ligação.
• Após a absorção, verifica-se que a vibração
passa ter uma maior amplitude
19. Requisitos para Ocorrer Absorção no
Infravermelho
• Nem toda molécula absorve no infravermelho.
• É necessário que o momento de dipolo da
ligação varie em função do tempo
• Ligações químicas simétricas não absorvem no
IV (Exemplos: H2, Cl2, O2)
20. Moléculas Simétricas
• Verifica-se também que moléculas simétricas,
ou praticamente simétricas também se
mostrarão inativas no Infravermelho.
• Exemplos:
H3C
C C
CH3
CH3
H3C
H3C C C CH3
24. Utilidade Infravermelho
• Uma vez que cada tipo de ligação covalente
apresenta uma diferente freqüência de vibração
natural, então duas moléculas diferentes não
deverão apresentar um idêntico comportamento de
absorção no infravermelho, ou Espectro de
Infravermelho
25. Uso da Espectroscopia no
Infravermelho
• Determinar informações estruturais sobre uma
molécula.
• As absorções de cada tipo de ligação,(p. ex. N-H;
C-O; O-H; C-X; C=O;C-O; C-C; C=C; C C; C N),
são comumente encontradas em uma pequena
porção da região do infravermelho.
26.
27. Propriedades das Ligações
• Freqüência de vibração ()
m
k
c
2
1
2
1
2
1
m
m
m
m
m
K = força corresponde
28. Efeito da Força de Ligação
• Em geral ligações triplas são mais fortes que
ligações duplas que é mais forte que ligação
simples
• Essa força corresponde ao parâmetro “k” da
equação
• Assim, maior o k, maior a freqüência
m
k
12
,
4
29. Exemplos
C C C = C C – C
2150cm-1 1650cm-1 1200cm-1
Aumentando k
30. Efeito das Massas
• A medida que o átomo ligado, por exemplo, a
um átomo de carbono, aumenta em massa, a
freqüência de vibração diminui
• Essas massas correspondem ao parâmetro m
na equação
• Assim, maior massa, menor frequência
m
k
12
,
4
32. Movimento de Deformação
• O movimento de deformação se dá em
menores energias (menor frequência) que um
movimento estiramento típico, porque
apresentam menores valores para a constante
de força k.
• Exemplo:
C – H (estiramento) C – H (deformação)
~ 300cm-1 ~1340cm-1
33. Efeito de Hibridização
• A hibridização afeta a constante de força, k.
Ligações são mais fortes na ordem:
sp > sp2 > sp3
e as freqüências observadas para as vibrações
de C – H ilustram isso facilmente:
sp sp2 sp3
C – H =C – H –C – H
3300cm-1 3100cm-1 2900cm-1
34. O Que Deve Ser Examinado?
• O equipamento produz um gráfico entre a
intensidade de absorção versus o número de
onda. Este gráfico corresponde ao Espectro de
Infravermelho
36. Características das Absorções
• Num espectro deve ser observadas algumas
características das bandas (picos) de absorção.
• Caracteriza-se pela Intensidade e forma
– Quando uma absorção intensa e estreita aparece
em 1715cm-1 é característico de estiramento de
ligação C=O (carbonila)
37. Características das Absorções
• Só o número de onda pode não ser suficiente
para caracterizar uma ligação. O C=O e C=C
absorvem na mesma região do espectro de
infravermelho, porém não se confundem!
C = O 1850 – 1630cm-1
C = C 1680 – 1620cm-1
38. C=O
C=C
Enquanto a ligação
C=O absorve
intensamente, a
ligação C=C,
absorve apenas
fracamente,
evitando assim
qualquer confusão
39. Características das Absorções
• No que se refere à forma, esta também é
importante, pois pode caracterizar melhor
uma ligação.
• Neste caso as regiões das ligações N – H e O –
H se sobrepõem
O – H 3640-3200cm-1
N – H 3500-3300cm-1
47. Observações Diretas
• Os primeiros esforços devem permanecer na
determinação da presença (ou ausência) de
dos principais grupos funcionais.
• C=O; O–H; N–H; C–O; C=C; C C; C N
• Não tente analisar em detalhes as absorções
~3000cm-1.
48. Estratégias
• Use lista de itens para verificar seu
composto
1. Uma carbonila está presente?
O grupo C=O é identificado por uma absorção
intensa na região de 1820 – 1660cm-1.
Normalmente este é o pico mais intenso do
espectro e ocorre no meio do espectro.
2. Se C=O está presente, confira os tipos a seguir
(se estiver presente siga até o item 3)
49. Estratégias
Ácidos O–H também está
presente?
- Absorção larga 3400-
2400cm-1
Amidas Há também N–H?
Absorção média em
~3400cm-1; às vezes um
pico duplo com duas metades
equivalentes
50. Estratégias
Ésteres Tem C–O ?
- Absorção intensa
~1300 – 1100cm-1
Aldeído Há C–H de aldeído?
- Dois picos fracos de
absorção ~2850 –
2750cm-1
Cetonas Se as demais forem
eliminadas
51. Estratégias
3) Se C=O estiver ausente:
Álcool, Fenol Verificar O–H
Confirmar encontrando
C-O ~1300 – 1000cm-1
Aminas Checar N–H
Absorção média
~3400cm-1
Éter Observar C-O e
ausência de O-H
52. Estratégias
4. Ligações Duplas e/ou aromáticos
- C=C dá uma absorção
fraca ~1650
- Absorção de média
para forte 1600-1450cm- 1;
geralmente implica em um
anel aromático
- C-H aromático e vinílico
aparecem à esquerda de
3000cm-1
53. Estratégias
5. Ligações Triplas
- C N é uma absorção
média, fina ~2250cm-1
- C C é uma absorção
fraca, fina ~2150cm-1
- Verificar C-H acetilênico
~3300cm-1